2021-05-07 16:54:51
“續(xù)航能力如何？工作效率怎么樣？”“單行還是多行？”“人工取苗還是機(jī)械取苗？”近日，在江蘇省南京市舉辦的第十一屆江蘇國(guó)際農(nóng)業(yè)機(jī)械展覽會(huì)上，江蘇大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院胡建平教授團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的手扶自走式全自動(dòng)蔬菜移栽機(jī)首次亮相。這臺(tái)完全實(shí)現(xiàn)“苗盤(pán)輸送、取苗、投苗、栽植、覆土、壓實(shí)、苗盤(pán)回收”全過(guò)程自動(dòng)化的移栽機(jī)吸引了眾多觀展者駐足詢(xún)問(wèn)。
農(nóng)機(jī)小“藍(lán)海”市場(chǎng)需求巨大
展會(huì)上，來(lái)自12個(gè)國(guó)家和地區(qū)的300多家農(nóng)機(jī)企業(yè)的各種高端農(nóng)機(jī)產(chǎn)品同臺(tái)競(jìng)技，但全自動(dòng)移栽機(jī)卻為數(shù)不多。“與拖拉機(jī)、聯(lián)合收獲機(jī)等大類(lèi)產(chǎn)品相比，移栽機(jī)的確跟它們不在一個(gè)層面，但是對(duì)于細(xì)分領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，卻是一片汪洋‘藍(lán)海’。”胡建平告訴記者。
目前，國(guó)外全自動(dòng)移栽機(jī)技術(shù)先進(jìn)、性能可靠，但是價(jià)格非常昂貴，是半自動(dòng)移栽機(jī)的5倍以上，超出了國(guó)內(nèi)大多數(shù)農(nóng)機(jī)用戶的購(gòu)買(mǎi)能力。而且國(guó)內(nèi)蔬菜品種繁多，特別是雞毛菜、米莧、茼蒿、草頭等，國(guó)外鮮少聽(tīng)聞。個(gè)性化、差異化、小批量、區(qū)域化等特性使國(guó)外先進(jìn)的移栽機(jī)在國(guó)內(nèi)常常“進(jìn)來(lái)又出去”，出現(xiàn)明顯的“水土不服”。“因此，攻克自動(dòng)移栽技術(shù)難關(guān)，我們必須依靠自己的專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)，必須研制出適合國(guó)內(nèi)地形、土壤特點(diǎn)和蔬菜品種種植要求的機(jī)械。”胡建平說(shuō)。
“而且目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用的大多為半自動(dòng)移栽機(jī)，每臺(tái)需要兩名取投苗手和一名機(jī)器操作手，仍不能較大程度地解放人力。”同時(shí)，相比人工栽插的每小時(shí)1200-1800株，半自動(dòng)移栽機(jī)栽植效率每小時(shí)約3000株，但高昂的人力成本，使其機(jī)械化收益并不突出。因此胡建平認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)穴盤(pán)苗的自動(dòng)化取投是推動(dòng)半自動(dòng)移栽機(jī)械向全自動(dòng)化方向發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。
研發(fā)與應(yīng)用 兩手抓兩手都要硬
團(tuán)隊(duì)研發(fā)的這臺(tái)全自動(dòng)蔬菜移栽機(jī)臨展前在上海農(nóng)業(yè)科學(xué)院莊行綜合實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行了4天的試驗(yàn)驗(yàn)證。
在基地大棚里，看著移栽機(jī)走過(guò)的壟面上留下一列列整齊的辣椒苗，胡建平感嘆，“從2011年研發(fā)乘坐式雙行蔬菜穴苗盤(pán)自動(dòng)移栽機(jī)，到2017年第一代手扶自走式自動(dòng)移栽機(jī)，再到2019年的第二代，幾經(jīng)優(yōu)化，真切感受到從科研到產(chǎn)業(yè)、從技術(shù)到產(chǎn)品，這中間很不容易，甚至有巨大的鴻溝。”
2019年，江蘇省農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站的檢驗(yàn)報(bào)告顯示，第一代自動(dòng)移栽機(jī)栽植效率為單行每分鐘61株，株距變異系數(shù)為2％，栽植合格率達(dá)93％，已經(jīng)高于國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
“然而當(dāng)時(shí)苗盤(pán)輸送的定位精確度還不夠，出現(xiàn)苗取不出或抓不到的問(wèn)題。”團(tuán)隊(duì)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)將苗盤(pán)送到指定位置，利用光電傳感器感知苗盤(pán)是否到位，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠。“取苗爪插、夾、拔、移……一套動(dòng)作均在毫秒間完成。”胡建平說(shuō)。
針對(duì)整排迎面取苗出現(xiàn)的帶苗現(xiàn)象，團(tuán)隊(duì)繼續(xù)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，在國(guó)內(nèi)最先研發(fā)使用氣缸驅(qū)動(dòng)四針取苗結(jié)構(gòu)，完成夾取缽苗和釋放缽苗，改整排取苗為間隔取苗、旋轉(zhuǎn)分苗為固定分苗，提高取投苗精準(zhǔn)度的同時(shí)，大大減少了夾帶苗和對(duì)苗的損傷。
除了可靠的給苗部件和取苗部件是實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)移栽的關(guān)鍵外，栽植深度也是衡量移栽機(jī)栽植性能的重要指標(biāo)之一。團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的電動(dòng)栽植器，通過(guò)傳感器感知實(shí)現(xiàn)了株距任意調(diào)節(jié)。“機(jī)手只需在操作屏幕上輸入相關(guān)數(shù)字，就可以實(shí)現(xiàn)栽插深度的調(diào)節(jié)，適應(yīng)不同高度的壟面。”
田間試驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析、仿真計(jì)算、再試驗(yàn)與分析……通過(guò)與潤(rùn)禾（鎮(zhèn)江）農(nóng)業(yè)裝備有限公司合作，第二代樣機(jī)終于研制成功。胡建平介紹說(shuō)，該臺(tái)移栽機(jī)作業(yè)效率可達(dá)每小時(shí)6000-7200株，較半自動(dòng)移栽機(jī)高逾兩倍，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
功能優(yōu)化 打通實(shí)驗(yàn)室到田間地頭的“最后一公里”
研發(fā)成果真正應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)第一線，才能達(dá)到服務(wù)的目的。“去年購(gòu)置過(guò)一臺(tái)胡教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的全自動(dòng)蔬菜移栽機(jī)。聽(tīng)說(shuō)如今做了升級(jí)優(yōu)化，便想再來(lái)一探究竟。”莊行基地副研究員張兆輝一直想再購(gòu)置一臺(tái)可靠性更高的移栽機(jī)用于自己的科研。
農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合不足是蔬菜機(jī)械化發(fā)展的瓶頸，移栽領(lǐng)域也不例外?，F(xiàn)有美國(guó)、日本等國(guó)家的先進(jìn)全自動(dòng)移栽機(jī)多采用專(zhuān)用穴盤(pán)，這也是國(guó)外先進(jìn)移栽機(jī)在國(guó)內(nèi)難以推廣的重要原因之一。“這臺(tái)移栽機(jī)采用雙排并列取苗抓插入穴盤(pán)取苗，適用于現(xiàn)有市場(chǎng)上普遍使用的72孔、128孔標(biāo)準(zhǔn)硬塑穴盤(pán)，適應(yīng)性明顯更強(qiáng)。”張兆輝說(shuō)，該臺(tái)移栽機(jī)適用于常見(jiàn)的茄果類(lèi)、瓜類(lèi)、甘藍(lán)類(lèi)等穴苗盤(pán)，且苗盤(pán)只需1人直接擺放到苗盤(pán)輸送臺(tái)上即可，操作十分方便，是他想要的“傻瓜式”自動(dòng)移栽機(jī)。
觀摩完移栽機(jī)的作業(yè)過(guò)程，基地中的農(nóng)機(jī)手謝文平也提出了自己的需求。“苗太大時(shí)，容易出現(xiàn)堵苗現(xiàn)象，可以將導(dǎo)苗筒的結(jié)構(gòu)再改進(jìn)下，做成更明顯的‘喇叭口’會(huì)更好。”謝文平的建議，胡建平立馬接受，還表示考慮再疊加氣吹裝置，解決堵苗問(wèn)題。
鑒于研發(fā)技術(shù)已經(jīng)成熟，胡建平也開(kāi)始忙于該成果的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化工作。“這臺(tái)全自動(dòng)移栽機(jī)也參加了最新的農(nóng)機(jī)推廣鑒定，為未來(lái)申請(qǐng)農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼做準(zhǔn)備。”
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